DE1166353B

DE1166353B - Winding consisting of lamellar conductors for disc-shaped runners of electrical machines with an axial air gap

Info

Publication number: DE1166353B
Application number: DEN18222A
Authority: DE
Inventors: Georges Moressee; Robert Dechet
Original assignee: Normacem SA
Current assignee: Normacem SA
Priority date: 1959-04-30
Filing date: 1960-04-26
Publication date: 1964-03-26

Description

Aus lamellenförmigen Leitern bestehende Wicklung für scheibenförmige Läufer von elektrischen Maschinen mit axialem Luftspalt Die Erfindung betrifft aus lamellenförmigen Leitern bestehende Wicklungen für scheibenförmige Läufer von elektrischen Maschinen mit axialem Luftspalt. Solche Maschinen sind in mancher Hinsicht sehr interessant, besitzen jedoch einen Nachteil, der ihre Anwendungsmöglichkeit sehr beschränkt: sie können nämlich als Generator oder Motor nur mit verhältnismäßig kleinen Gleich- oder Wechselspannungen betrieben werden.Winding consisting of lamellar conductors for disc-shaped Rotors of electrical machines with an axial air gap The invention relates to lamellar conductors existing windings for disc-shaped rotors of electrical Machines with an axial air gap. Such machines are great in some ways interesting, but have one disadvantage, which is their application very limited: they can be used as a generator or motor only with proportionately small DC or AC voltages can be operated.

Dieser Nachteil, der bisher für derartige Maschinen als typisch und daher als unvermeidbar galt, hat seine Ursache darin, daß die Anzahl der auf der isolierenden Trägerscheibe unterzubringenden folienartigen Leiter beschränkt ist, trotz der Tatsache, daß sie fast die ganze Oberfläche der Scheibe bedecken. Man muß eben die Leiter auf beiden Seiten der Isolierscheibe verbinden, wozu ein ausreichender Querschnitt nötig ist und damit eine bestimmte Minimalbreite für die Leiter erforderlich wird. Hierdurch wird die in der Praxis geringe Anzahl von Serienleitern bestimmt und die Nutzspannung der Maschine auf niedrige Werte beschränkt im Vergleich zu den Werten des Niederspannungsnetzes.This disadvantage, which so far for such machines as typical and therefore considered unavoidable has its cause in the fact that the number of on the insulating carrier disk to be accommodated film-like conductor is limited, despite the fact that they cover almost the entire surface of the disk. Man must just connect the conductors on both sides of the insulating washer, including a sufficient one Cross-section is necessary and thus a certain minimum width is required for the ladder will. This determines the low number of series conductors in practice and the useful voltage of the machine is limited to low values compared to the values of the low-voltage network.

Zur Beseitigung dieser Nachteile sind zwei Wicklungen verschiedenen Wicklungstyps auf zwei Scheiben angeordnet und elektrisch derart verbunden, daß zwischen. zwei Windungshälften der Wicklung auf der ersten Scheibe eine geschlossene Windung der Wicklung auf der zweiten Scheibe geschaltet ist.To overcome these disadvantages, two windings are different Winding type arranged on two disks and electrically connected in such a way that between. two turn halves of the winding on the first disc one closed Turn of the winding is switched on the second disc.

Es ist bereits bekannt, bei einer elektrischen Maschine mit zylinderförmigem, d. h. sogenanntem radialem Luftspalt, mehrere Teilleiter der gedruckten Wicklung auf dem Trommelanker durch geeignete Verbindungen in Reihe zu schalten und zu diesem Zweck das Blatt, auf dem die Teilleiter aufgedruckt sind, zu falten, so daß die auf Blatteilen, welche durch Faltstellen voneinander getrennt sind, liegenden Teilleiter zusammen eine einzige Wicklung bilden. Auf Maschinen mit axialem Luftspalt ist eine derartige Wicklungsausführung aber nicht anwendbar.It is already known in an electrical machine with a cylindrical, d. H. so-called radial air gap, several sub-conductors of the printed winding to be connected in series on the drum anchor through suitable connections and to this Purpose to fold the sheet on which the sub-conductors are printed so that the partial conductors lying on sheet parts which are separated from one another by folds together form a single winding. On machines with an axial air gap there is a however, this type of winding cannot be used.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Gleichstrommaschine mit einer erfindungsgemäßen Wicklungsausbildung, F i g. 2 einen entsprechenden Schnitt einer etwas abgewandelten Maschine für Wechselstrom, F i g. 3 und 4 schematisch ein Beispiel der Zuordnung der Windungen zweier Wicklungen, F i g. 5 und 6 ähnliche Schemata als Beispiel weiterer Zuordnungsmöglichkeiten, F i g. 7 einen Teil eines kreisförmigen Schnittes durch zwei mit Leitern versehene Scheiben und die Enden der Leiter die verbunden werden sollen, und F i g. 8 einen entsprechenden Schnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung.The invention is explained below with reference to the drawings. It shows F i g. 1 shows an axial section through a DC machine with a device according to the invention Winding training, F i g. 2 shows a corresponding section of a slightly modified one AC machine, FIG. 3 and 4 schematically an example of the assignment the turns of two windings, F i g. 5 and 6 are similar schemes as an example of others Assignment options, F i g. 7 a part of a circular section through two washers provided with conductors and the ends of the conductors that are connected should, and F i g. 8 shows a corresponding section of another embodiment the invention.

Die als Ausführungsbeispiel in F i g. 1 dargestellte Maschine mit ebenem, axialem Luftspalt enthält einen ringförmigen Magneten 1, den man sich durch Rotation eines Rechteckes a b c d um die Achse x-x entstanden denken kann. Dieser Magnet, der den Ständer darstellt, arbeitet mit einem gemäß der Erfindung aus zwei Scheiben 2 und 2' gebildeten Anker zusammen. Die Scheiben sind auf der Vorder- und Rückseite mit folienförmigen Leitern versehen, die nach einem bekannten Druckverfahren hergestellt werden. Zwischen den Scheiben befindet sich eine Isolierzwischenschicht 2 a, die entweder eine dünne Zwischenlage oder ein isolierender Anstrich sein kann.As an exemplary embodiment in FIG. The machine shown in FIG. 1 with a flat, axial air gap contains an annular magnet 1, which can be imagined as a result of the rotation of a rectangle abc d around the axis xx. This magnet, which constitutes the stator, cooperates with an armature formed according to the invention from two disks 2 and 2 '. The disks are provided with foil-shaped conductors on the front and back, which are produced using a known printing process. Between the panes there is an insulating intermediate layer 2a, which can either be a thin intermediate layer or an insulating coating.

Der Anker ist auf der Welle 3 der Maschine mittels einer Nabe 4 befestigt, die bei 5 auf der Welle verkeilt ist. Die Welle 3 läuft in einer selbstschmierenden Muffe 6, die von einem Ring 7 gehalten wird. Der Ring 7 ist seinerseits an einer Eisenplatte 8 befestigt, die gegebenenfalls als magnetisches Joch dienen kann und auf der der Magnet 1 befestigt ist.The armature is attached to the shaft 3 of the machine by means of a hub 4, which is keyed at 5 on the shaft. The shaft 3 runs in a self-lubricating Sleeve 6, which is held by a ring 7. The ring 7 is in turn on one Iron plate 8 attached, which can optionally serve as a magnetic yoke and on which the magnet 1 is attached.

Der axiale Luftspalt zwischen dem flachen, sich drehenden Anker 2, 2a, 2' und dem Magneten 1 ist bestimmt durch die Länge der Muffe 6 und die Lage der Achse 3. Letztere wird mittels einer Beilagscheibe 9 in Position gehalten, die mittels einer auf das mit einem Gewinde versehene Ende der Welle 3 aufgeschraubten Mutter 10 befestigt ist. Bei 11 a sind Bürsten angeordnet, deren Halter 11 an der Platte 8 befestigt sind. Die Bürsten schleifen auf den Leiterteilen. die radial auf dem Mittelteil der magnetisch weichen und mechanisch glatten Scheibe 2 angeordnet und mit den Enden der Wicklung auf dieser Seheibe verbunden sind.The axial air gap between the flat, rotating armature 2, 2a, 2 'and the magnet 1 is determined by the length of the sleeve 6 and the position of the axis 3 threaded end of the shaft 3 screwed nut 10 is attached. At 11 a brushes are arranged, the holders 11 of which are attached to the plate 8. The brushes drag on the ladder sections. which are arranged radially on the middle part of the magnetically soft and mechanically smooth disk 2 and are connected to the ends of the winding on this Seheibe.

Die in F i g. 2 dargestellte abgewandelte Maschine enthält ebenfalls einen ringförmigen Magneten 1. der auf der Welle 3 befestigt ist, und mit dieser umläuft. Der Fluß des Magneten durchsetzt zwei flache Anker 2, 2a, 2', die jeweils auf einem Polring aus magnetisch weichem Material befestigt sind und an eine metallische Scheibe 14 angrenzen, so daß der magnetische Fluß des Magneten sich über die Polringe 13 beim Durchgang durch die Anker schließt.The in F i g. The modified machine shown in FIG. 2 also contains an annular magnet 1. which is fastened to the shaft 3 and rotates with it. The flux of the magnet passes through two flat armatures 2, 2a, 2 ', which are each attached to a pole ring made of magnetically soft material and adjoin a metallic disc 14 , so that the magnetic flux of the magnet is over the pole rings 13 when passing through the Anchor closes.

F i g. 3 zeigt eine Windung der gewählten Wicklung. die auf jeder Seite der Scheibe 2' eine Halbwindung umfaßt, welche aus einem Hauptteil 25, Köpfen 24 und 26 und Enden 28 und 27 besteht. Die inneren Enden 28 sind mit den inneren Enden der vorhergehenden und der folgenden Windungen verbunden. Gemäß der Erfindung sind die erwähnten beiden Halbwindungen an ihren äußeren Enden 27a und 27h nicht verbunden, diese Enden sind vielmehr voneinander getrennt und isoliert.F i g. 3 shows one turn of the selected winding. which comprises a half-turn on each side of the disc 2 ', which consists of a main part 25, heads 24 and 26 and ends 28 and 27. The inner ends 28 are connected to the inner ends of the preceding and following turns. According to the invention, the mentioned two half-turns are not connected at their outer ends 27a and 27h, but rather these ends are separated and insulated from one another.

F i g. 4 zeigt eine Windung der schuppenförmigen Wicklung. die von der Scheibe 2 getragen wird. Man erkennt die Hauptteile 19 jeder Halbwicklung, die Köpfe 20 und 21 und die äußeren und inneren Enden 22 und 23. Die beiden inneren Enden 23 sind miteinander verbunden. während die äußeren Enden 22a und 22b voneinander getrennt und isoliert sind.F i g. 4 shows one turn of the flaky winding. which is carried by the disc 2. The main parts 19 of each half-winding, the heads 20 and 21 and the outer and inner ends 22 and 23 can be seen. The two inner ends 23 are connected to one another. while the outer ends 22a and 22b are separated and isolated from one another.

Gemäß derErfindung werden die freien Enden 27a jeder Windung der gewellten Wicklung auf der Scheibe 2' mit den freien Enden 22a der entsprechenden, ihr gegenüberliegenden Windung der schuppenförmigen Wicklung auf der Scheibe 2 und dementsprechend die freien Enden 22b mit den Enden 27b verbunden.According to the invention, the free ends 27a of each turn of the corrugated winding on the disk 2 'are connected to the free ends 22a of the corresponding, opposite turn of the imbricated winding on the disk 2 and, accordingly, the free ends 22b are connected to the ends 27b .

Man sieht also, daß jede Windung der gewellten Wicklung am äußeren Rande unterbrochen ist und daß zwischen den dadurch freien Enden 27a und 27b eine Windung der schuppenförmigen Wicklung eingesetzt ist, die wiederum bei 22(r und 22b offen ist.It can therefore be seen that each turn of the corrugated winding is interrupted at the outer edge and that a turn of the imbricated winding is inserted between the ends 27a and 27b that are free as a result, which in turn is open at 22 (r and 22b.

Bei dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel befinden sich die offenen Enden an dem äußeren Rand der Scheibe, was vorzuziehen isr. da hier der meiste Platz vorhanden ist und die Ausführung der Verbindung wesentlich erleichtert wird. Selbstverständlich können auch am inneren Rand offene Enden vorgesehen sein, wie in F i g. 5 und 6 dargestellt ist. Natürlich können auch die offenen Enden 27a und 27 b der F i g. 3, anstatt gegenüberliegend auch über Kreuz miteinander verbunden werden, wie die Enden 22 a und 22 b in F i g. 4 oder umgekehrt.In the embodiment just described are the open ones Ends at the outer edge of the disc, which is preferable. there is most of the space here is present and the execution of the connection is made much easier. Of course open ends can also be provided at the inner edge, as in FIG. 5 and 6 is shown. Of course, the open ends 27a and 27b of FIG. 3, instead of being cross-connected opposite one another, like the Ends 22 a and 22 b in FIG. 4 or vice versa.

F i g. 7 zeigt schematisch vergrößerte Schnitte durch die Scheiben 2 und 2' entsprechend der Ausführungsform nach F i g. 3 und 4, an der Stelle der äußeren Anschlüsse. Jedes äußere freie Ende ist von den benachbarten Enden derselben Scheibenseite durchZwischenräume getrennt, die ebenso breit sind, wie die Enden selbst.F i g. 7 shows schematically enlarged sections through the disks 2 and 2 'according to the embodiment of FIG. 3 and 4, in place of the external connections. Each outer free end is from the adjacent ends thereof Disc side separated by spaces that are as wide as the ends self.

F i g. 8 zeigt ebenfalls vergrößert eine weitere Ausführungsform der Wicklung, die aus vier Lagen mit vier übereinandergelegten Isolierschichten besteht, die nur auf einer Seite bewickelt sind. Da die mechanischen Beanspruchungen von der Unterlage 13 aufgenommen werden, können die Isolierschichten 29 außergewöhnlich dünn sein, beispielsweise in der Größenordnung eines Zehntel Millimeters. Sie können sogar auch unter Umständen durch einen Anstrich ersetzt werden. Unter diesen Umständen behält der Luftspalt trotz der Zahl der Isolierschichten annehmbare Werte, insbesondere, wenn die Leiter aus einem ferromagnetischen Material bestehen.F i g. 8 shows, likewise enlarged, a further embodiment of the winding, which consists of four layers with four insulating layers placed one on top of the other, which are only wound on one side. Since the mechanical stresses are absorbed by the base 13 , the insulating layers 29 can be exceptionally thin, for example on the order of a tenth of a millimeter. They can even be replaced by a coat of paint under certain circumstances. Under these circumstances, despite the number of insulating layers, the air gap remains acceptable, especially when the conductors are made of a ferromagnetic material.

Die Verbindungen zwischen den verschiedenen Lagen der Leiter werden in der beschriebenen Weise ausgeführt.The connections between the different layers of conductors are made carried out in the manner described.

Durch die in den vorhergegangenen Beispielen beschriebenen zusammengesetzten Wicklungen ist es möglich, die Klemmenspannung der Maschine zu verdoppeln. Selbstverständlich kann man auch durch die hier angegebenen Maßnahmen die Spannung nach Wunsch um ein höheres Vielfaches erhöhen, zum Beispiel sie verdreifachen. In diesem Falle würde man eine schuppenförmige, eine gewellte und eine schuppenförmige Wicklung übereinanderlegen, wobei die Enden 28 im Beispiel der F i g. 3 voneinander getrennt sind, um den Anschluß der Enden 23 a und 23 b zu ermöglichen. die wiederum von einer Wicklung entsprechend der in F i g. 6 dargestellten getrennt sind.The composite windings described in the previous examples make it possible to double the terminal voltage of the machine. Of course, you can also use the measures specified here to increase the voltage by a higher multiple, for example triple it. In this case, a scale-shaped, a corrugated and a scale-shaped winding would be placed on top of one another, the ends 28 in the example in FIG. 3 are separated from each other in order to enable the connection of the ends 23 a and 23 b. which in turn of a winding according to the in F i g. 6 shown separately.

Claims

Patent claims: 1. All lamellar conductors winding for disk-shaped rotors of electrical machines with an axial air gap, characterized in that two windings of different winding types are arranged on two disks and are electrically connected in such a way that between two halves of the winding on the first disk one closed turn of the winding is connected to the second disc.

2. winding according to claim 1, characterized. that the winding on the first disc is undulating and on the second disc is a scale-shaped winding.

3. winding according to claim 1, characterized in that that between two turn halves of the winding on the second disc a closed Turn of the winding is connected to a third disc.

4. Winding after claims 1 to 3, characterized in that between each two successive Slices an insulating intermediate layer is inserted. Considered publications: Swiss Patent No. 336 1.18; Electronics magazine, March 1959, P. 70.